ANAEROBNÍ BAKTERIE: VLASTNOSTI, DRUHY, DRUHY, KULTURA - BIOLOGIE - 2025

Tyto anaerobní bakterie jsou ty, které nepoužívají kyslík v jejich metabolických procesů. Ve skutečnosti mnoho z těchto bakterií nemůže přežít v prostředích, kde je tento prvek přítomen, protože je pro ně toxický.

Jedním z metabolických procesů prováděných tímto typem bakterií, který byl nejvíce studován, je fermentace. Jedná se o proces, který má na průmyslové úrovni velké množství aplikací, které se mimo jiné týkají výroby alkoholických nápojů, jogurtu a octu.

Bakteroidy, rod anaerobních bakterií. Zdroj: US gov

Podobně mnoho z těchto bakterií má své přirozené prostředí v lidském těle, které se nachází hlavně v gastrointestinálním traktu. Některé jsou neškodné, ale jiné způsobují různé patologie v těle, z nichž mnohé mohou vést k smrti.

vlastnosti

Anaerobní bakterie patří mezi první živé bytosti, které se na planetě objevily. Důležité je, že před tisíci lety, kdy se začaly objevovat první formy života, byla hladina kyslíku v atmosféře opravdu nízká. Z tohoto důvodu měly první vyvinuté organismy jiné buněčné mechanismy, aby získaly energii.

Ve skutečnosti je pro mnoho druhů, které tvoří skupinu anaerobních bakterií, kyslík vysoce toxický. Proto se některé bakterie vyskytují v lokalitách, kde není přítomen žádný kyslík.

Podobně existují anaerobní bakterie, které podporují život v přítomnosti velmi malého množství kyslíku, takže mohou být umístěny ve více různých prostředích. Některé z těchto bakterií jsou součástí běžné lidské mikrobioty, konkrétně na úrovni ústní dutiny a gastrointestinálního traktu.

Na druhé straně tyto bakterie provádějí fermentaci. Jedná se o katabolický proces, při kterém se organické sloučeniny za nepřítomnosti kyslíku rozkládají na jednodušší. Provádí se hlavně anaerobními bakteriemi.

Stejně tak neexistuje jediný druh kvašení. V závislosti na získaném produktu existuje několik typů, mimo jiné octová, mléčná a alkoholová fermentace.

U těchto bakterií fungují různé enzymatické systémy bez kyslíku dokonale. Je to proto, že jako akceptory elektronů používají jiné sloučeniny, jako je fumarát, dusičnan nebo síran.

Je vhodné zmínit, že mnoho anaerobních bakterií tvoří lidské patogeny. Mezi nejznámější a nejstudovanější patří druhy rodu Porphyromonas, Clostridium a Prevotella.

Druhy anaerobních bakterií

Mnoho anaerobních bakterií nemůže odolat bytí v prostředích, kde je kyslík, protože je to pro ně toxické. Existují však i některé, i když nepoužívají kyslík, mohou přežít v prostředích, kde jsou různé koncentrace tohoto plynu.

S ohledem na to lze anaerobní bakterie rozdělit do tří typů: obligátní anaerobní, aerotolerantní a fakultativní anaerobní.

Povinné anaeroby

Oni jsou také známí jako přísné anaerobní bakterie. Jsou to ty, které nepoužívají kyslík pro žádný metabolický proces. Vaše tolerance k tomuto plynu je variabilní. Podle toho se povinné anaerobní bakterie dělí na:

- Přísné: tolerujte pouze koncentrace kyslíku pod 0,5%.

- Střední: mohou tolerovat koncentrace kyslíku v rozmezí 2 až 8%.

Aerotolerantní anaeroby

Jedná se o bakterie, které ačkoli nepoužívají kyslík k provádění buněčných procesů, mohou žít v lokalitách, kde jsou přítomny. Klasickým příkladem tohoto typu bakterií je Pronibacterium acnespio, které způsobuje mnoho případů akné.

Fakultativní anaeroby

Fakultativní anaerobní bakterie nepoužívají kyslík pro své metabolické procesy, ale mohou žít v přítomnosti, protože pro ně není toxický. Provádějí hlavně fermentační proces, aby získali potřebnou energii. Mezi nejznámější fakultativní anaerobní bakterie patří Escherichia coli a Staphylococcus aureus.

Anaerobní bakterie

Aby se usnadnilo studium anaerobních bakterií, lze je seskupit podle jejich tvaru a barvení na: gram-negativní koky, gram-pozitivní koky, gram-negativní tyčinky a gram-pozitivní tyčinky.

-Gram negativní kokosy

V této skupině je několik rodů, jako jsou Veillonella a Megasphaera.

Veillonella

Toto je rod gram negativních bakterií, který je dobře známý pro svůj fermentační potenciál. Tyto bakterie fermentují laktát na acetát a propionát metabolickou cestou známou jako methylmalonyl-CoA.

Rovněž jsou nedílnou součástí mikrobioty určitých částí těla, jako je ústní dutina a gastrointestinální trakt.

-Gram pozitivní kokosy

Jsou to kulaté bakterie, které po zabarvení gramovým pigmentem zaujmou charakteristickou fialovou barvu.

Anaerococcus

Bakterie tohoto rodu se nacházejí jako součást bakteriální flóry lidského těla. Je však možné, že je příčinou určitých patologických procesů. Tato bakterie byla izolována z vaginálního výtoku, ovariálních abscesů a některých chronických ran.

Podobně v různých klinických případových studiích bylo zjištěno, že druhy tohoto rodu mohou způsobovat celou řadu infekcí v močovém traktu i v krvi.

Pepto-streptokok

Je to rod bakterií, který často způsobuje rozvoj patologií u lidí. Kromě toho jsou součástí mikrobioty určité sliznice těla, jako je orofaryngeální a genitourinární.

-Gram negativní bacily

Jsou to bakterie, které mají podlouhlý tvar tyčinky a jsou charakterizovány získáním fuchsiové barvy, když jsou podrobeny procesu barvení Gramem. Tato skupina anaerobních bakterií zahrnuje několik rodů.

Prevotella

Je to rod bakterií, které se často vyskytují jako složky bakteriální flóry ústní dutiny, gastrointestinálního traktu a vaginální dutiny. I přes to, když se změní normální stav těla, se tyto bakterie nekontrolovatelně proliferují.

Když k tomu dojde, Prevotella způsobuje vývoj určitých infekcí, nejčastější jsou infekce, které se vyskytují na úrovni periodontální sliznice. Byly také izolovány od pacientů s revmatoidní artritidou.

-Gram pozitivní bacily

Tato skupina zahrnuje tyčinkovité bakterie, které mají ve své buněčné stěně silnou vrstvu peptidoglykanu, která zadržuje částice gramového barviva a dává mu fialovou barvu. Tato skupina zahrnuje širokou škálu druhů, které způsobují různá onemocnění a patologie u lidí.

Clostridium botulinum

Je to gram pozitivní bakterie, která se vyznačuje produkcí spór, které představují pro člověka infekční agens. Stejně tak tato bakterie syntetizuje a uvolňuje určité toxiny, jejichž hlavní funkcí je ochromit svaly.

Mezi nemoci, které tato bakterie vytváří, lze zmínit potravinový botulismus, který ovlivňuje gastrointestinální trakt, a dětský botulismus, který postihuje malé děti a je způsoben přímým požitím spór.

Clostridium tetani

Tato bakterie je dobře známa v oblasti medicíny a byla předmětem četných studií účinků, které v těle vyvolává. Stejně jako zbytek bakterií rodu Clostridium i tato bakterie produkuje endospory, které jsou velmi odolné vůči složkám životního prostředí.

Clostridium tetani. Zdroj: Poskytovatelé obsahu: CDC

Tato bakterie způsobuje u lidí patologii známou jako tetanus. Toto onemocnění je způsobeno vstupem spór do těla, které klíčí a začnou syntetizovat a uvolňovat toxiny tohoto druhu.

Když k tomu dojde, spory interferují s přenosem nervových impulzů a způsobují bolestivé křeče svalů.

Rozdíly od aerobních bakterií

Hlavní rozdíl mezi anaerobními bakteriemi a aerobními bakteriemi se týká použití kyslíku a schopnosti vyvíjet se v přítomnosti nebo nepřítomnosti tohoto prvku.

V tomto smyslu anaerobní bakterie nepoužívají kyslík pro žádný ze svých procesů vnitřní produkce energie. Naopak, aerobní bakterie jej používají jako akceptor elektronů během procesu buněčného dýchání, čímž degradují molekuly organických sloučenin, jako je glukóza, a získávají velké množství energie.

Podobně existují anaerobní bakterie, které, kromě toho, že ve svých různých procesech nepoužívají kyslík, nemohou být v prostředích bohatých na kyslík, protože tento prvek je pro ně vysoce toxický. Místo buněčného dýchání provádějí fermentaci.

Další pozoruhodný rozdíl mezi těmito dvěma typy buněk souvisí s jejich stanovištěm. Aerobní bakterie se vyskytují v prostředích, kde je kyslík široce dostupný, zatímco aneroidní bakterie přežívají v prostředích, kde je naprostá absence kyslíku nebo kde jsou koncentrace kyslíku velmi nízké.

Kultura anaerobních bakterií

Pěstování anaerobních bakterií je proces, při kterém je třeba dodržovat všechna nezbytná opatření, aby nedošlo k omylu. Zde je důležité mít na paměti, že některé druhy anaerobních bakterií nemohou mít žádný typ kontaktu s kyslíkem, protože to může být pro ně toxické činidlo.

Jedním z prvků, které je třeba vzít v úvahu při provádění kultivace v laboratoři, je kultivační médium, které by se mělo použít. Každá skupina bakterií má určité specifické požadavky.

Kulturní média

V současné době existuje mnoho kultivačních médií, která lze použít k setí jakéhokoli druhu bakterie. Ve specifickém případě anaerobních bakterií vyžaduje kultivační médium přidání některého redukčního činidla, jako je thioglykolát nebo cystein.

Podobně pro optimalizaci očekávaných výsledků lze přidat redoxní indikátor, který ukazuje možnou přítomnost kyslíku, jako je resazurin.

Nejpoužívanější a doporučovaná kultivační média pro očkování anaerobních bakterií jsou:

- Krevní agar pro anerobios: obsahuje mimo jiné masový extrakt, kvasnicový extrakt, NaCl, glukózu a pepton.

- Čokoládový agar: nepoužívá se k pěstování anaerobních bakterií. Díky svým komponentům je však možné je tam pěstovat.

- Ethylalkoholový agar s krví: toto médium se široce používá k řádné izolaci anaerobních bakterií.

- Columbia agar s kolistinem a kyselinou nalidixovou.

- Thioglykolát: obvykle je obohacen o L-cystin, hemin a vitamin K.

- KVLB agar (kanamycin, vankomycin, lakovaná krev): konkrétně pro gramnegativní bacily.

Proces

Jakmile je kultivační médium, které se má použít, vybráno podle postupu, který se má kultivovat, může být zahájen postup. V tomto smyslu musí být vytvořeno zcela anaerobní prostředí, ve kterém není kyslík. K dosažení tohoto cíle lze použít dva postupy:

- Metoda hydroxidu sodného - kyseliny pyrogalické: tato metoda je založena na získání anaerobního prostředí chemickou reakcí s použitím katalyzátoru místo redukčního činidla. Je to choulostivý a potenciálně nebezpečný postup.

- Použití anaerobních baněk: tento typ baněk je velmi užitečný pro pěstování anaerobních organismů. Používá se však pouze u organismů, které vydrží světelný kontakt s malými hladinami kyslíku.

Stejně tak musí být vytvořen druh vakua, aby bylo možné pokračovat s kultivací. To lze provést několika způsoby: vytlačením kyslíku jinými plyny, absorpcí kyslíku chemickými nebo biologickými metodami nebo použitím redukčních činidel.

Kultura Clostridium perfringens. Zdroj: Fotografický kredit: Poskytovatelé obsahu: CDC / Dr. Stuart E. Starr

Po provedení těchto kroků se provede inokulace za účelem inkubace kultury a čekání na přiměřenou dobu pro studium získaných kolonií. Čekací doba bude záviset na kultivovaném druhu.

Existují rychle rostoucí druhy (18-24 hodin), jako je Clostridium perfringens, a existují i ​​jiné druhy, které mají pomalý růst (5-7 dní), například Propionibacterium.

Metody počítání destiček

Tyto metody se používají ke zjištění přibližného počtu mikroorganismů nalezených v kultuře. V případě anaerobních bakterií existuje několik technik, které umožňují počítání.

Protože však mnoho z těchto bakterií nemůže přijít do přímého kontaktu s kyslíkem, protože je toxický, musí být při praktikování těchto technik věnována mimořádná pozornost.

V tomto smyslu budou popsány dvě metody: nejpravděpodobnější číslo (pro přísnou aerobiku) a metoda šíření plaku (pro fakultativní a mikroaerofilní anaeroby).

Metoda s největší pravděpodobností čísla

Tato technika je založena na stanovení přítomnosti nebo nepřítomnosti mikroorganismů ve vzorku. To se provádí v replikách po sobě jdoucích řešení. Princip této metody spočívá v tom, že se může rozvíjet jediná živá buňka, čímž se vytvoří zakalená kultura.

K provedení tohoto procesu je nutné provést řadu sériových rozpouštění vzorku kultury. Proto je důležité použít tekuté kultivační médium s nutričními požadavky. Jakmile je to hotové, zkumavky se inkubují při čekání na růst mikroorganismů.

Po uplynutí přiměřené doby se zkumavky, do nichž byla naočkována jedna nebo více bakteriálních buněk, objeví zakalené.

Jak se zkoumají zkumavky, ve kterých roste disoluční faktor, stávají se postupně méně zakalenými, protože obsahují méně a méně bakteriálních buněk. Je tomu tak až do okamžiku, kdy již nebude existovat žádný nebo pouze jeden mikroorganismus.

Nakonec se odhad hustoty obyvatelstva získá ze vzorce výskytu v sériových řešeních a za použití standardní pravděpodobnostní tabulky, která byla pro tento účel navržena.

Metoda šíření desek

Jedná se o poměrně přímočarou metodu. Nejprve je třeba uspořádat několik Petriho misek s kultivačním médiem řádným způsobem. Následně se do každé kapsle naočkuje 1 ml roztoku. Je důležité poznamenat, že roztoky obsahují mikroorganismy, které se mají spočítat.

Potom se pomocí skleněné tyčinky naočkovaný materiál rovnoměrně rozprostře na celý povrch kultivačního média.

Nakonec se Petriho misky inkubují za podmínek požadovaných po dobu nezbytnou pro každý typ mikroorganismu. Nakonec se vygenerují vytvořené kolonie.

Způsobené nemoci

Mnoho anaerobních bakterií je pro člověka známých patogenů a způsobuje choroby a patologie, které mohou dokonce ohrozit život jednotlivce.

Infekce na úrovni ústní dutiny

Ústní dutina je ideálním prostředím pro mnoho anaerobních bakterií, které se zde proliferují a vytvářejí určité patologie, jako je parodontitida, nekrotizující gingivitida a abscesy.

Většina z těchto infekcí se projevuje bolestí, lézemi na sliznici a hnisáním hnisu, s následným zvýšením tělesné teploty.

Mezi příčinnými bakteriemi je Porphyromonas gingivalis nejčastěji izolovanou v těchto lézích.

Střevní infekce

Jednou z cest infekce tohoto typu bakterií je požití, buď spóry (v případě sporovaných bakterií) nebo kontaminované potraviny a voda.

V těchto případech se bakterie ukotví do střeva a začnou způsobovat poškození střevní sliznice, vyvolávají příznaky jako: horečka, bolest břicha, tekutá stolice, nadýmání, nevolnost a celková nevolnost.

Anaerobní bakterie, které mohou tento klinický obraz vytvořit, jsou mimo jiné Clostridium difficile a Escherichia coli.

Kožní infekce

Některé z těchto bakterií, když se dostanou do kontaktu s otevřenou ránou, ji mohou infikovat. Pokud k tomu dojde, mohou vzniknout závažné kožní infekce, jako je například plynová gangréna, jejímž původcem je Clostridium perfringes.

Mezi příznaky plynové gangrény patří: puchýře plné krvavé tekutiny, podkožní emfyzém, silná bolest a vysoká horečka.

Další patologií způsobenou anaerobními bakteriemi na kožní úrovni je nekrotizující fasciitida, ve které se infekce šíří za kožní tkáň a dokonce ovlivňuje fascii obklopující svaly.

Mezi příznaky patří akutní bolest, těžký erytém, puchýře a nejčastěji gangréna. Mezi původci této patologie patří Staphylococcus aureus.

Reference

1. Brook I. (2016) Nemoci způsobené anaerobními bakteriemi netvorícími spóry. In: Goldman L, Schafer AI, eds. Goldman-Cecil Medicine. 25. ed. Philadelphia, PA
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. a Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw a Hill. 27. vydání
3. Corrales, L., Antolinez, D., Bohórquez, J. a Corredor, A. (2015). Anaerobní bakterie: procesy, které provádějí a přispívají k udržitelnosti života na planetě. NOVA 13 (23) 55-81
4. Curtis, H., Barnes, S., Schneck, A. a Massarini, A. (2008). Biologie. Editorial Médica Panamericana. 7. vydání.
5. Holt, J. (1994) Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. Williams a Wilkins. 9. vydání.
6. Mc Faddin (1985) Média pro izolaci-kultivaci-identifikaci-udržování lékařských bakterií. Vol 1. Baltimore.
7. Quintero, L. (2009). Anaerobní bakteriální infekce: kritéria klinického řízení a mikrobiologické diagnostické postupy. Loga, vědecký a technologický časopis. 1 (1) 121-136